Japanische Papierkunst inspiriert Solarzelle Sonne-Tracking


Japanische Papierkunst dient normalerweise zum zierlich gefaltete Kraniche und Papier Schneeflocken zu erstellen, aber jetzt Forscher nutzen sie, um Innovationen in der Energiewelt inspirieren.

Wissenschaftler von der University of Michigan in Ann Arbor (UM) haben die alte Kunst der Scherenschnitt, bekannt als Kirigami, verwendet, um eine einzigartige Dünnschicht-Solarzelle erstellen, die eine Methode, nach der Sonne genannt optisches Tracking verwenden können. Diese Bewegungen können die Zelle mehr Energie von der Sonne während des Tages aufnehmen.

Die Idee wurde zunächst von Matt Shlian, einer der Autoren der neuen Studie und Professor an der University of Michigan School of Art und Design geschlüpft. Shlian hatte experimentiert mit Möglichkeiten, Kirigami und Origami im Design für neue Technologien zu integrieren. [Top 10 Erfindungen, die die Welt veränderten]

"Das Problem der Verfolgung der Sonne über Jahre hinweg stattgefunden hat", sagte Studienautor Blei Max Shtein, Professor im Department of Materials Science and Engineering Maßeinheiten. "Es gibt viele Möglichkeiten, die Motoren und Getriebe betreffen. [Ist] leichter und eleganter sein soll. "

Die neue Kirigami inspirierten Solarzelle nutzt eine Biege Bewegung um den Winkel der Oberfläche ändern. Um dies zu erreichen, ist die Struktur langsam streckte mit Hilfe eines kleinen, motorisierten Mechanismus. Strategisch platzierte Kürzungen im Material machen es möglich, dass ein Objekt, das ist normalerweise starr zu Strecken und beugen.

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"Wenn Sie beginnen, Dinge zu Strecken, können Sie Dinge auf diese besondere Weise verformen," sagte mal Live Science.

Die Basis der Solarzelle hat eine ziemlich einfache Kirigami Struktur aus Linien geschnitten, Kapton, ein Polyimid Film, ist flexibel und stabil in einem breiten Temperaturbereich (von minus 452 Grad Fahrenheit auf 752 Grad Fahrenheit oder minus 269 Grad Celsius auf 400 Grad Celsius). Die Struktur des Designs setzen eine Reihe von parallelen Abkürzungen im Polyimid Film leicht falsch ausgerichtet waren, so dass oben ein Schnitt mehrere Zoll unterhalb der Oberkante des anderen oder mehreren Zoll über ihnen sein würde.

Kyusang Lee, Student im Fachbereich Elektrotechnik und Informatik und Aaron Lamoureux, ein Student in das Department of Materials Science and Engineering, gemeinsam einen Weg, das Material zu bauen. Die Methode cold-welds (Sicherungen zusammen ohne Hitze) oben auf die metallisierte Oberfläche des Halbleiters an die metallisierte Oberfläche des Blattes Kapton, fungiert als eine Unterstützung für die Photovoltaik-Zellen. Das Kapton-Blatt und die Solarzelle wurden in die einfache Kirigami Muster geschnitten, da sie beide die gleiche Grundstruktur haben, wenn sie zusammen mit atomaren Bindungen des Metalls stecken müssen.

Diese Art von Design ist weniger klobig und bietet eine kostengünstige Möglichkeit, optisches Tracking als herkömmliche Solarzellen zu tun, die zugeordnet werden, große Motoren, die viel schwereren Platten mit der Sonne bewegen, was die Forscher sagten. Die Solarzelle Kirigami inspirierten auch Energieerzeugung von zwischen 20 und 40 Prozent erhöhen können, sagten sie.

"Die Idee ist, weniger Geld und bekommen so viel Energie wie Sie es vor," sagte mal: "oder die gleiche Menge an Geld ausgeben und mehr Energie zu bekommen."

Die Forscher sind zuversichtlich, sie werden in der Lage, ihre neu gestalteten Solarzelle in naher Zukunft zu vermarkten, aber diese Kunst inspirierte Innovation hat das Potenzial für ein breites Anwendungsspektrum, sagte der Wissenschaftler. Mal hinzugefügt, dass er und seine Kollegen in Anwendungen für diese Arten von Designs in Filter- und elektromagnetische Geräte, z. B. Funk-Technologie, und in Akustik-Tools, wie tuning Geräte suchen.

Die detaillierten Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift Nature Communications Sept. 8 veröffentlicht.

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